Analyse par rayons X dans la recherche de catalyseurs

par Malvern Panalytical, Wednesday, 24th April 2024

L’analyse par rayons X est largement utilisée pour évaluer les propriétés des catalyseurs. Cette évaluation est importante non seulement pour la conception et le développement de nouveaux catalyseurs, mais aussi pour le développement et l’optimisation des procédés, le passage à l’échelle et le dépannage. Par exemple, la plupart des catalyseurs hétérogènes ont leurs métaux catalytiques actifs ou oxydes métalliques présents à la surface d’un support d’oxyde métallique, et il est donc important d’optimiser la structure et la chimie de surface pour offrir la sélectivité et la réactivité appropriées. Des caractéristiques telles que la taille des particules, la porosité et la surface sont également cruciales pour optimiser la diffusion et l’adsorption.

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Qu’est-ce que la diffraction des rayons X (XRD) dans la recherche sur les catalyseurs


La diffraction des rayons X (XRD) est un outil fondamental dans la conception, le développement et la fabrication de catalyseurs car elle peut fournir des informations sur la structure et la composition en vrac des matériaux de catalyseurs solides comme les oxydes métalliques et les zéolithes. Les appareils XRD sont régulièrement utilisés pour la surveillance de la fabrication des catalyseurs FCC et sont particulièrement utiles pour analyser la taille de la maille unitaire et la cristallinité. XRD peut également déterminer la taille de cristallisation à partir de l’analyse de la largeur des pics dans les mesures de diffraction typiques ou en utilisant la diffusion des rayons X à petits angles (SAXS). Les matériaux non cristallins peuvent également être étudiés à l’aide de l’analyse de la distribution des paires (PDF). Malvern Panalytical propose un système XRD de bureau Aeris pour les analyses de routine et un système XRD sur sol Empyrean pour des analyses structurelles plus détaillées.

Qu’est-ce que l’analyse par fluorescence X (XRF) dans la recherche sur les catalyseurs

L’analyse par fluorescence X (XRF) est largement utilisée pour analyser la composition élémentaire de divers catalyseurs en raison de sa grande précision et reproductibilité. Par exemple, cela inclut la mesure de Pt, Pd et Rh dans les convertisseurs catalytiques, Al, Ni, V, Ti, Fe, S dans les processus FCC et le ratio Si/Al dans les zéolithes.

XRF est également utilisée pour détecter la présence et la concentration de poisons catalytiques responsables de la désactivation chimique. Cela inclut entre autres le Cl, S, Sn et Pb. L’analyse par fluorescence X peut entraîner des économies substantielles de temps et de coûts par rapport à d’autres techniques de mesure. Malvern Panalytical propose un système XRF de bureau Epsilon, un appareil d’analyse par fluorescence X à dispersion de longueur d’onde Zetium, ainsi qu’un système d’analyse élémentaire en ligne Epsilon Xflow.

Qu’est-ce que la spectroscopie photoélectronique XPS dans la recherche sur les catalyseurs

La spectroscopie photoélectronique XPS permet une analyse de ce qui se passe dans le processus catalytique en examinant la surface des particules catalytiques. Les réactions catalytiques ont lieu à la surface du catalyseur où se forment et se rompent les liaisons chimiques pendant la réaction. XPS permet aux scientifiques d’observer la composition élémentaire et l’état chimique à la surface des catalyseurs, ce qui inclut les mécanismes de réaction, les sites actifs et les mécanismes derrière la désactivation.

Qu’est-ce que la spectroscopie d’absorption des rayons X dans la recherche sur les catalyseurs

La spectroscopie d’absorption des rayons X (XAS) est une technique essentielle dans la recherche sur les catalyseurs, fournissant des informations détaillées sur la structure locale et les propriétés électroniques des catalyseurs. XAS peut offrir des informations similaires à XPS mais à une échelle plus large, démontrant comment des éléments spécifiques se comportent dans le volume. Comprendre les réactions à une plus grande échelle est crucial dans la recherche sur les catalyseurs, puisque de nombreuses réactions ont lieu à l’intérieur des matériaux poreux. XAS est généralement réalisée dans des synchrotrons qui bénéficient de sources lumineuses puissantes, permettant de suivre toutes les réactions in situ et in operando sans déplacer les catalyseurs de l’analyseur.

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